基于频响函数计权的Z振级计算方法

计权Z振级是环境振动评价的重要指标量。针对现有的基于倍频程的计权方法通常计权计算的效率较低或者低频段计权误差较大的问题,提出一种基于频响函数的计权方法。首先,将ISO 2631-1—1997标准中给定的计权联合滤波器转换为频率响应函数。然后,根据结构动力学中的单输入-单输出模型,将计权前的振动加速度作为该频响函数的输入,得到SISO模型的输出为计权加速度。该方法避免了倍频程的计算需求,有效地提高了计算效率。最后,通过仿真和实际测试算例验证了提出的方法准确性和有效性。

W_k与Z计权曲线对铁路环境振动测试结果的影响分析

我国拟颁布的最新《环境振动标准》与现行《城市区域环境振动标准》分别采用不同的频率计权曲线,新标准采用的Wk计权曲线相对于现行标准的Z计权曲线降低了1~4 Hz范围振动的影响权重,提高了5~80 Hz振动的影响权重。结合不同测点的振动频谱,分析了2条计权曲线对振动测试结果的影响。结果表明,Wk与Z计权曲线对振动结果的影响主要受测点振动能量分布的控制,若测点振动能量主要集中在5~80 Hz内,则Wk计权Z振级大于Z计权Z振级;若振动能量在1~80 Hz内分布比较均匀,则2条计权曲线对振动结果影响较小。对铁路环境振动,若新标准采用与原标准相同的昼夜振动限值,则近场新标准限值比原标准更严苛,但远场新标准的限值可能不会更严苛,反而可能更宽松。

高速列车对综合交通枢纽中地下车站结构振动的影响

以济南遥墙综合交通枢纽为工程案例,依托CRTSⅢ型板式无砟轨道建立车辆-轨道-车站结构振动耦合模型,利用时频域分析方法,分析了不同列车通过速度下轨道与车站结构间振动传递特征、不同减振垫层刚度下车站结构顶板振动响应特征和减振效果。结果表明:列车通过速度80 km/h时,钢轨、轨道板、车站结构侧壁、车站结构顶板振动加速度绝对值依次减小,车站结构顶板振动加速度级峰值出现在100 Hz;车站结构侧壁和顶板的分频最大振级、最大Z振级均随列车通过速度增加而增大,并且最大Z振级的增幅大于分频最大振级;不同列车通过速度下车站结构侧壁的分频最大振级和最大Z振级均大于顶板;降低减振垫层刚度可有效减小车站结构顶板最大Z振级;列车以不同速度通过各股道时可通过采用不同减振垫层刚度的轨道结构达到同等减振效果。

城市轨道交通道岔区振动源强特征与减振措施效果试验研究

城市轨道交通道岔区结构状态复杂且存在固有不平顺,从而导致环境振动噪声增强。为探明岔区振动产生机理以及不同减振措施对道岔区振动源强的影响规律,以普通整体道床、减振器扣件以及钢弹簧浮置板道岔为试验对象,分别于岔前、转辙器轮载过渡区、转辙器跟端、连接部分以及辙叉区5个断面布置测点,测试岔区不同位置隧道壁垂向与横向振动响应,并从频域、时频域以及Z振级角度分析不同减振道岔的源强特征。试验结果表明:普通整体道床道岔区振动源强主频位于50~100 Hz,与区间线路相似。但由于左右轨下刚度差异,辙叉区P2共振主频存在双峰值特征,且辙叉区存在有害空间,导致隧道壁50~200 Hz振动响应幅值较高,振动源强相对于其他断面增大3~5 dB。虽然转辙器区也存在轮载过渡,但转辙器区隧道壁垂向振动并未表现出明显的加剧。岔区隧道壁横向振动不可忽视,减振扣件区段隧道壁横向振动甚至高于垂向振动。减振扣件和钢弹簧浮置板道岔均可抑制50 Hz以上的隧道壁振动,但减振扣件使得车辆簧下质量-道岔P2共振频率降低至40 Hz,从而在该频率位置存在较高振动响应峰值。采用分频最大振级以及最大Z振级进行对比,道岔减振器扣件减振量相对较低,而钢弹簧浮置板减振效果良好,减振量在15 dB左右。试验研究结果可为城市轨道交通道岔区振动控制提供参考。

城市轨道交通高架段振动衰减规律研究

城市轨道交通的高架线路下面通常为公路,对于交通繁忙路段无法按照轨道交通的环境评价准则中规定的测点位置进行长时间的振动测量。为此,以最大Z振级为评价量,研究轨道交通高架段的振动衰减规律,为极端条件下通过替代点测量的源强值修正提供试验数据支撑。首先,提出一种基于计权网络频响函数的最大Z振级计算方法;然后,以南京地铁的高架段线路振动测试数据为例,计算不同距离测点条件下的最大Z振级,以研究高架路段振动衰减规律。

住宅电梯振动与噪声的测量与分析

随着城市化进程的加快和高层建筑的普及,住宅电梯作为现代人们生活中不可或缺的垂直交通运输工具,其振动与噪声问题愈发引起人们的关注。文章对某住宅电梯运行时的噪声及振动进行了测量,结果表明在室内噪声级测量合格的情况下,结构噪声及Z振级不符合标准要求,并提出了噪声及振动的控制方法,旨在提升居民的生活质量。

弹性轨枕与道砟垫组合有砟轨道结构减振效果分析

以西安地铁16号线一期工程沙河滩车辆段规划上盖小学建筑区域为工程背景,开展不同车速下轨道结构减振响应现场测试,并与普通碎石道床进行对比,利用分频振级和最大Z振级两种评价指标研究弹性轨枕与道砟垫有砟轨道结构的组合减振效果。结果表明:采用弹性轨枕减振垫碎石道床时,曲线地段钢轨和轨枕的垂向加速度比直线地段有明显增大,而地表加速度差别不大;随着列车速度增大,钢轨、轨枕和地表的垂向加速度总体呈增大趋势,曲线地段加速度变化波动明显,建议该曲线地段列车运行速度小于15 km/h;弹性轨枕减振垫碎石道床减振频段为4~100 Hz,与普通碎石道床相比,两种减振指标条件下弹性轨枕减振垫碎石道床的减振效果均达12 dB以上,减振效果良好。

基于城市轨道交通轨旁振源监测系统的车辆状态识别研究

城市轨道交通项目多采用钢轮钢轨制式,而轮轨振动是环境振动的根源,因此车轮状态劣化会诱发振动异常增大。轨旁振源监测系统可对隧道结构振动进行长期监测,进而通过得到的轮轨振动强度,反映车轮与钢轨的服役状态。在监测系统对列车车辆状态进行识别过程中,发现某一车次经过时,隧道壁Z振级较其他车次振级大5 dB以上,随后通过列车时刻表锁定该振动异常列车。经运营部门核查确认,该次列车多个车轮存在径向圆跳动超限的问题。列车经车轮镟修后重新上线,隧道壁Z振级减小9.39 dB。结论表明,振源长期监测系统可用于甄别各次列车的运营状态,有利于运营部门制定精准维修策略,进而实现运营模式由“计划修”向“状态修”的转变。

新旧计权标准下振动源强估值的影响分析——以南京地铁为例

振动源强的评估主要是通过计算最大计权Z振级来实现,其中计权因子是Z振级计算过程中的核心参数。由于部分标准文件更新滞后的原因,我国目前存在新旧两种计权标准共存的局面。本文提出一种同时适合两种计权标准的Z振级的快速计算方法,以南京地铁振动测试数据为例,在新旧两种计权标准下计算不同车型、不同路线、不同减震措施条件的最大Z振级,以研究不同计权标准对南京地铁源强评估的影响。

考虑土-结构相互作用的大型商业综合体建筑结构地铁振动响应研究

大型商业综合体建筑结构的平面与竖向通常不规则,并且往往与地铁线路的距离较近,导致其在地铁振动作用下的响应相对复杂。基于天津市在建地铁四号线及其附近某商业综合体的实际工程项目,采用Abaqus建立了土体-地铁-大型商业综合体建筑结构的有限元模型,研究了土-结构相互作用、非一致激励以及不同楼面活荷载对上部结构振动响应的影响规律。结果表明,不考虑土-结构相互作用将显著高估地铁振动对上部结构振动响应的影响;分析时采用一致振动激励将忽视结构平面范围不同区域内竖向振动响应的差异,并显著高估部分位置处的竖向振动响应;此外,人群、商品、设备等附加楼面活荷载可以起到降低地铁振动作用下上部结构振动响应的作用。研究结论有助于准确评估地铁振动对环境的影响。

地铁交通引起的环境振动的实测与分析

本文根据现场实测数据,对某地铁交通1号线沿线典型区段引起的环境振动实况和振动特性及传播规律等进行了分析研究。结果表明,地面振动Z振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,地面振动Z振级存在振动放大区。此外,本文还根据实测资料和现有研究成果提出了该地铁1号线引起环境振动Z振级的统计回归公式。该式从数学表达式的角度反映了振动信号的放大效应,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动提供参考。

高架路交通诱发的地面振动测试与分析

为了研究高架路交通诱发地面振动在土层中的振动特性与传播规律,对多个路段高架路诱发的地面振动进行实测,大量统计分析结果表明:由高架路交通诱发的地面振动以竖向振动为主,优势频率为5～25Hz;随着振源距的增加,竖向振动呈非完全指数衰减,在一定距离处略有放大,水平振动大小随振源距的增加呈正弦曲线形状分布;并指出地面振动大小与高架路上行驶的车辆荷载、车速、桥面平整度指数、桥面伸缩缝、桥墩基础形式、场地土动力特性、波断面以及减隔振措施有关,提出采用组合函数法预测Z振级能够较好地反映出振动放大区以及其他多因素对地面振动的影响,并给出预测公式。

城市轨道交通环境振动评价指标计算与分析

衡量城市轨道交通引起的环境振动水平的指标是最大Z振级和分频最大振级。目前,关于评价指标的计算存在着诸多混淆,影响了评价指标的计算、评价结果,甚至进一步影响线路的规划及设计。通过详细计算重叠系数及计权因子对最大Z振级计算结果的影响,发现当重叠系数达到3/4时,最大Z振级计算结果基本稳定;采用ISO 2631—1:1997中的频率计权曲线更能综合考虑轨道交通引起的环境振动对人体健康、舒适性及工作效率的影响,建议修订《城市区域环境振动标准》(GB 10070—88)时采用此频率计权曲线。针对分频最大振级计算方法中的混淆问题,计算并分析线性平均、峰值保持等方法对计算结果的影响,为保证评价结果的可靠性,建议采用峰值保持法进行计算和评价。

地铁隧道内不同轨道结构振动测试与分析

通过对地铁隧道内普通整体道床、Ⅲ型轨道减振器、弹性短轨枕、梯形轨枕、钢弹簧浮置板道床的现场振动测试,进行时、频域对比,了解各种减振措施在不同频率范围内的减振效果差异。结果表明,轨道减振器、梯形轨枕、弹性短轨枕及钢弹簧浮置板可降低隧道壁VL Zmax分别为4 dB,7.6 dB,7.8 dB,19.0 dB;无论何种轨道减振措施,高频减振效果高于低频减振效果,Z计权的振动加速度级明显小于不计权的振动加速度级减振效果;梯形轨枕、弹性短轨枕、轨道减振器对50 Hz以上振动减振效果明显,钢弹簧浮置板道床对12.5 Hz以上振动减振效果明显,对控制列车运行产生的二次噪声更有效。

杭州地铁1号线浮置板轨道减振效果对比分析

由于浮置板轨道减振效果较好，在地铁建设中使用比例大幅度增加。结合杭州地铁1号线钢弹簧浮置板和橡胶浮置板的测试结果，对比分析两种浮置板的自振特性、隧道内和地面减振效果。分析结果表明：受不同的轨道结构形式、不同的列车类型、运行速度、隧道结构等诸多因素影响，钢弹簧浮置板和橡胶浮置板轨道有不同的振动频率特性；钢弹簧浮置板竖向自振频率为7．90Hz，橡胶浮置板竖向自振频率为14．87Hz，钢弹簧浮置板和橡胶浮置板的高频减振效果高于低频的减振效果；橡胶浮置板对于高于25Hz的振动有8～16dB的减振效果；弹簧浮置板对于高于12．5Hz的振动有8～22dB的减振效果，钢弹簧浮置板轨道对于控制列车运行产生的环境振动更有效。

支撑形式对钢弹簧浮置板轨道减振性能的影响

为了改善钢弹簧浮置板轨道的减振性能,以现有液压弹簧阻尼器的布置形式为基础,设计了一种全新的液压弹簧阻尼器布置形式。利用ABAQUS数值模拟软件建立显式计算有限元模型,施加现场实测的定点轮轨力。通过MATLAB编程软件;分析两种布置形式下,轨道板和基底的振动加速度时程、三分之一倍频程以及Z振级。结果表明在列车轮轨力作用下,现有钢弹簧浮置板轨道的轨道板振动幅值大于新型钢弹簧浮置板轨道;同时,基底振动加速度三分之一倍频程和Z振级分析都证实了在低频区,新型钢弹簧浮置板轨道具有更好的减振效果。

铁路环境振动实时监测分析系统开发

基于LabVIEW平台及NI(美国国家仪器公司)相关硬件设备CompactRIO9075、NI 9234等,开发了铁路环境振动实时监测分析系统。该系统实现了振动加速度数据采集与1/3倍频程和Z振级实时分析、数据传送、监控中心实时显示、数据储存及共享等基本功能。1/3倍频程频谱分析和Z振级是振动检测中的重要项目,本系统利用LabVIEW程序和相关硬件设备采集加速度的同时,将采集数据实时转换为1/3倍频程谱和Z振级并实时显示。通过将本监测分析系统与德国DIC24数据采集仪采集的振动加速度对比,验证了本系统的可靠性。

地铁地下连续墙施工诱发的环境振动实测与分析

在地铁的地下连续墙施工过程中,施工机械产生的环境振动会影响周边居民的工作生活,并对文物保护建筑的健康造成威胁。选取南昌地铁1号线子固路站—八一馆站区间为测试地点,针对地下连续墙施工常用的两种施工机械(冲击钻和成槽机)进行了地面振动的现场实测,分析了施工过程中两种施工机械引起地面振动的特性和传播衰减规律。分析表明,成槽机施工过程中产生振动较小,可用于对振动敏感的建筑物周边的施工。冲击钻会产生较大振动,距离振源60 m范围内的建筑物需要考虑环境振动问题,在施工方案制定前应评估其对周边建筑物和居民生活的影响。

黏弹阻尼道床阻尼厚度对隧道及地表振动衰减特性的模拟研究

为探究黏弹阻尼道床阻尼厚度对隧道及地表振动衰减特性的影响,为工程设计提供理论支持。利用ANSYS建立土体-隧道-道床平面有限元模型,分析在5～25 Hz频率荷载的作用下,整体道床和黏弹阻尼道床在隧道结构中的振动响应,并分析这两种道床下地表距离隧道中心线不同距离的振动加速度的衰减特性。结果表明:荷载频率小于10 Hz时,在地表距离隧道中心25 m左右,振动有明显的放大区域;荷载频率为10～20 Hz,振动加速度随道床阻尼层厚度降低,阻尼层越厚振动衰减越明显;随着黏弹阻尼道床阻尼层厚度增加,隧道衬砌底部振动加速度有效值依次降低,隧道壁竖直方向振动衰减更加明显,阻尼层每增加2 mm,振级降低1～4 d B。

重车运行引起的周边建筑振动实测与分析

根据现场实测数据,对重车运行引起的周边建筑振动实况和振动特性进行了分析研究。结果表明,地面振动Z振级主要由测点到道路中心的水平距离决定,在距线路一定距离时,车辆的载重对地质点振动的影响为非敏感因素。重车运行对结构虽不易构成安全影响,但对邻近建筑物的振动影响常造成环境振动污染问题。